具有皱缩通道进口的并流式热交换器制造技术

一种并流式（小型通道或微型通道）蒸发器包括在其进口位置或附近皱缩的通道，该通道提供导致消除蒸发器中的制冷剂分配不当以及防止潜在的压缩器溢流的制冷剂膨胀和压降控制。还公开了平衡影响制冷剂分配的因素的渐变皱缩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大致涉及空气调节装置、热泵以及制冷系统，并且更具体 涉及其并流式蒸发器。
技术介绍
所谓并流式热交换器的定义广泛用于空气调节装置以及制冷工 业，并且特指具有多个平行通路的热交换器，制冷剂在平行通路中分 配并在基本垂直于入口歧管和出口歧管中的制冷剂流动方向的方位上 流动。这种定义非常适用于本
并且在全文中使用。制冷剂系统蒸发器中的制冷剂分配不当是公知现象。它在大范围 的操作条件内引起蒸发器以及整个系统性能的明显的退化。由于蒸发 器通道内的流动阻抗差异、外部传热表面上的非均匀气流分配、不正 确的热交换器方位或者不良的歧管和分配系统设计可能出现制冷剂分 配不当。由于其关于路由到各制冷剂线路的制冷剂的特定设计，并流 式蒸发器中的分配不当特别显著。已经尝试消除或减小这种现象对并 流式蒸发器性能的影响，但没有或者获得了较小的成功。这种失败的 主要原因 一般与所建议的技术的复杂性和低效率以及解决方案的过高 成本有关。近年来，并流式热交换器，特别是炉内钎焊铝热交换器，已经受 到大量关注，不仅在汽车领域而且还在加热、通风、空气调节以及制冷(HVAC&R)工业。采用并流式技术的主要原因与其卓越的性能、高紧凑度以及增强的抗腐蚀性有关。并流式热交^:器现在应用到多种 产品和系统设计以及结构的冷凝器及蒸发器应用中。尽管预示着更大 的好处和收益，但蒸发器应用更有挑战性和问题。制冷剂分配不当是 在蒸发器应用中实施这种技术的主要顾虑和障碍之一。如所/>知的，由于通道内部和入口歧管及出口歧管中不同的压降，以及不良的歧管及分配系统设计，出现并流式热交换器中的制冷 剂分配不当。在歧管中，制冷剂路径长度的差异、相分离以及重力是 造成分配不当的主要因素。在热交换器通道中，传热率、气流分配、 制造公差以及重力的变化是支配性因素。此外，近来热交换器性能增 强的趋势促使其通道的小型化(所谓的小型通道或微型通道)，这转 而负面影响了制冷剂分配。由于控制所有这些因素非常困难，以前管 理制冷剂分配的许多尝试，特别是在并流式蒸发器中，都以失败告终。 在使用并流式热交换器的制冷剂系统中，入口和出口歧管或集管 (这些术语在文中可交替使用)通常为传统的柱形。当两相流进入集 管，蒸汽相通常与液体相分开。由于两个相独立流动，容易出现制冷 剂分配不当。如果两相流以相对高的速度进入入口歧管，液体相(液滴)由流 的动量携带进一步远离歧管进口到达集管的远部。因而，最靠近歧管 进口的通道主要接收蒸汽相，而远离歧管进口的通道大多4妄收液体 相。另一方面，如果进入歧管的两相流速度低，则没有足够的动量沿 集管携带液体相。结果，液体相进入最靠近入口的通道，而蒸汽相行 进到最远的通道。同样，入口歧管内的液相和蒸汽相可以由重力分开， 引起类似的分配不当后果。在任意一种情况下，分配不当现象迅速表 现为蒸发器以及整个系统性能的退化。此外，分配不当现象可以在某些通道的出口引起两相(零过热) 状态，促使压缩器抽吸器处可以迅速转变成压缩器损坏的潜在溢流
技术实现思路
因而本专利技术的目的是提供一种克服上述现有技术的问题的系统和 方法。本专利技术的目的是为并流式蒸发器引入压降控制，该压降控制基本 平衡经过热交换器通道的压降并因而消除制冷剂分配不当以及与其相 关的问题。此外，本专利技术的目的是在各通道的进口提供制冷剂膨胀， 因而消除入口歧管内的主要两相流并防止相分离，这是制冷剂分配不 当的主要成因。根据本专利技术，各通道在其进口位置或附近皱缩，使得为各通道提 供所希望的节流口。如果需要，节流口尺寸可以在通道间变化，以便 适应影响分配不当现象的其它非均匀因素(例如不同的传热率)。通 道可以在极端部/进口皱缩或者距离进口 一定距离皱缩以便不干扰入 口歧管的钎焊接头。此外，内部刚性(和/或传热增强)叶片可以在皱 缩过程中简单压缩或者在皱缩之前加工完成。此外，这些节流口可以 作为低成本应用的初级(并且仅有的)膨胀装置或者在需要精确过热 控制并且采用另一个面积固定的节流口装置(例如毛细管或锐孔)或者恒温膨胀阀(TXV)或电子膨胀阀(EXV)作为初级膨胀装置的情 况下作为二级膨胀装置。同样，在后一种情况下，皱缩的精确度不必 是公差特别高的。在上文概述的两种情况下，但尤其是如果在并流式蒸发器的各通 道进口处提供皱缩节流口作为初级膨胀装置，它们代表对蒸发器内的 制冷剂流的主要阻力。在这种情况下，主压降区域横过这些节流口并 且并流式蒸发器的通道或歧管中的压降变化起到较小(无关紧要)的 作用。此外，由于制冷剂膨胀发生在各通道的进口，主要是单相液体 的制冷剂流经入口歧管并且在进入各蒸发器通道之前不会出现相分 离。因而，实现了均匀制冷剂分配，增强了蒸发器和系统性能，避免 了压缩器抽吸处的溢流状态，同时不会丧失精确的过热控制(无论何可以采用任何适当的皱缩手段，例如具有所希望皱缩面几何形状 的钳子形式的皱缩工具或者使用具有所希望几何形状的沖压才莫。附图说明为了更进一步理解本专利技术的目的，参照要结合附图阅读的本专利技术的后续详细描述，其中图l是根据现有技术的并流式热交换器的示意图2是显示本专利技术一个实施例的并流式热交换器的局部放大侧截面视图3a是显示本专利技术的笫二实施例的图2的视图3b是显示本专利技术的第三实施例的图2的视图3c是显示本专利技术的笫四实施例的图2的视图3d是显示本专利技术的笫五实施例的图2的4见图4是未皱缩通道的端视图5是皱缩成预定结构后的图4的视图6是皱缩成第二结构的图4的视图7是第二未皱缩通道的端视图8是皱缩成预定结构的图7的视图。具体实施例方式现在参照1，显示了并流式(小型通道或微型通道)热交换器10, 其包括入口集管或歧管12、出口集管或歧管14以及将入口歧管12流 体互连到出口歧管14的多个平行设置的通道16。通常，入口集管和 出口集管12和14形状上为柱形，并且通道16为扁平或者圆形截面的 管(或挤压件)。通道16通常具有多个内部以及外部传热增强元件， 例如叶片(fin)。例如，均匀设置在其间以便增强热交换过程以及结构 刚性的外部叶片18通常是炉内钎焊的。通道16可以还具有内部传热 增强以及结构元件(参见图4-图6)。操作时，制冷剂流入入口开口 20并进入入口集管12的内腔22。 从内腔22，液体、蒸汽或者液体和蒸汽混合物形式(在具有定位在上 游的膨胀装置的蒸发器情况下的最典型的情形)的制冷剂进入通道开 口 24以便通过通道16到达出口集管14的内腔26。由此，在蒸发器应用情况下，此时通常是蒸汽形式的制冷剂流出出口开口 28并随后到达压缩器(未图示)。在通道16外部，空气优选通过空气移动装置，例 如风扇(未图示)，在通道16以及相关叶片18上方均匀循环，使得 在通道外部流动的空气和通道内的制冷剂之间出现传热相互作用。如图2所示，根据本专利技术的一个实施例，通道16至少在进口端部 30皱缩以便在各通道提供节流口并确保直接在各通道进口处的制冷剂 膨胀，制冷剂膨胀导致节流口两端的压降并且减小和/或消除相分离以 及系统中的制冷剂分配不当。如图3a所示，在本专利技术的第二实施例中，通道在极端部32并且 在远离端部以及歧管12的附着点一定距离的点34处铍缩。如图3b所示，在第三实施例中，通道在距通道端部预定距离并且 再次远本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并流式（小型通道和微型通道）热交换器，包括：　纵向延伸的入口歧管，所述入口歧管具有用于引导流体流进入所述入口歧管的入口开口以及用于从所述入口歧管横向引导所述流体流的多个出口开口；　成基本平行关系对齐并且流体连接到所述多个出口开口以便从所述入口歧管引导所述流体流的多个通道；以及　流体连接到所述多个通道以便从其接收所述流体流的出口歧管；　其中所述通道的至少一个被皱缩以改变所述通道的截面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MF塔拉斯，A利夫森，MB戈尔布诺夫，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]